横向围壁设置对大跨度双层甲板弯曲特性的影响分析

针对大跨度单层甲板横向弯曲刚度偏弱的特点,探讨在2层大跨度单层甲板之间设置若干横向围壁,使其形成大跨度双层箱型甲板,并采用结构有限元数值分析方法对其进行计算,讨论设置横向围壁对大跨度双层甲板弯曲特性的影响.文中给出横向围壁间距与大跨度双层甲板变形和应力的关系曲线,引入了用于横向围壁结构初步设计的横向围壁载荷与其间距关系的有效承载系数.研究结果表明:设置横向围壁的大跨度双层甲板,可解决大跨度单层甲板横向弯曲刚度偏弱的问题.     

基于NURBS表达的主船体虚拟分舱及舱容计算

在船体曲面、甲板面NURBS表达和内底内壳多面体表达,有效的平面与曲面求交算法和几何特性计算方法基础上,给出了任意形状舱室的舱容计算方法.根据围闭舱室的几何元素(舱壁、甲板、船体曲面或内底和内壳)不同,将舱室分为12种基本形状,只需要船体曲面的型值信息、舱壁位置或折点信息以及内底和内壳的折点位置信息,即可进行参数化虚拟分舱和舱容计算,避免繁琐的舱室型值信息的人工输入,减少人工工作量,提高工作效率.该方法可以计算任意液面包括任意倾斜液面下的舱容,计算结果精确,方法简洁,为船舶3D参数化设计奠定基础.     

FPSO延寿疲劳评估和疲劳寿命改善设计

以“南海胜利”FPSO原作业区的第三次延寿项目为研究对象，对纵骨与横舱壁、横向强框的连接节点，舱内桁材大肘板趾端节点，模块支墩与主甲板连接处的肘板趾端节点，以及与内转塔装置连接处的结构节点，分别采用了简化疲劳方法、热点应力法及谱疲劳分析法，对不同部位节点进行疲劳评估，并针对疲劳高危节点，通过合理的结构形式改造，进行结构的疲劳寿命改善设计。本文旨在探索疲劳评估方法与寿命改善设计在FPSO延寿改造中的应用。     

基于局部横向强度要求的船舶侧向承载板厚度设计研究

液体的压强作用一直是船体外板、液舱舱壁等位置板厚设计的主要考虑因素之一,且可归结为局部板格在侧向载荷作用下不屈服的安全衡准问题。结合理论分析及非线性有限元数值计算,对于受侧向载荷作用的局部板格极限强度的影响,探讨了包括边界条件、大挠度问题及相应的薄膜效应等各种影响因素,论证了一种优化的受侧向载荷作用的船体板厚约束设计公式,该公式经济适用且安全。整个探讨过程为船体结构规范的进一步完善提出了建议。     

水下结构物舱壁振动控制的结构参数优化研究

舱壁结构参数选择对舱壁振动性能有直接影响。为减小舱壁振动,采用有限元法,选择舱壁板厚度、加强筋数量、加强筋截面大小为变化的结构参数,分析振动随激振力频率、激振力作用方向、舱壁结构参数的变化规律,得到在动载荷作用下,舱壁振动的均方法向速度频响曲线,并以此为依据,设计了潜艇舱壁的结构形式和结构参数。优化的结果可以为舱壁结构参数选择提供理论依据。     

190 m以下箱形驳总纵强度规范研究

针对目前超尺度箱形驳需要通过直接计算进行总强度校核的要求,采用有限元方法,基于船体梁理论,通过研究不同舱壁设置时,甲板和船底参与总纵强度的有效性,提出了保证超尺度箱形驳按规范进行设计的总强度附加要求,即对不同尺度比的箱形驳设置最低数量的水密舱壁来保证超尺度箱形驳的总强度,从而避免进行复杂的全船直接计算.     

34万吨级FPSO的中横剖面鲁棒设计

本文对用于渤海蓬莱19-3油田的34万吨级FPSO的中横剖面进行了基于鲁棒性的优化设计.首先在传统优化设计的基础上,对主甲板处的最小剖面模数进行敏感性分析,发现主甲板的最小剖面模数对主甲板处的厚度最敏感.随后运用自适应步长随机搜索法,以主甲板处的剖面模数对主甲板厚度的偏导数最小为目标函数,根据DNV规范给出的约束条件,对FPSO的中横剖面进行鲁棒设计,以提高结构性能.     

On the time dependence of survivability of ROPAX ships

The time dependence of survivability of ROPAX vessels, when sustaining side collision damage in waves, is investigated herein by use of numerical simulations of ship motion and flooding. Conducted research confirms that ROPAX ships characteristically capsize fast, when sustaining damage leading to capsizing. A probabilistic analysis of the survive time after collision damage reveals that even for the most generic damage conditions assumed, the survival time in the case of capsizing remains short, which is characteristic of this type of ship design, disposing the typically large undivided deck to be subject to flooding in higher waves. In a case study, the unconditional survivability in waves, corresponding to survival s-factor of SOLAS regulations, is alternatively assessed with numerical simulations. The estimated survivability proves to be time independent in terms of practical implications. Observed deviations between current SOLAS formulation and simulations, suggest the employment of comprehensive simulation methods when more reliable estimations and assessments of survivability are required.     

船舶结构优化设计技术研究进展

  目的  为有效降低内压下矩形耐压舱板架弯曲应力,  方法  分别提出内压下矩形耐压舱内部平台位置和支柱布局以及尺寸优化设计数学模型。以内部平台垂向位置作为设计变量,极小化横纵舱壁结构的最大弯曲应力,采用遗传算法求解,得到最优的内部平台布置位置,其优化结果接近垂向均布。支柱设计采用分级优化设计方法,先以等刚度支柱位置作为设计变量,极小化顶甲板结构的最大弯曲应力,分别得到不同支柱数量下的最优布局方案;然后依据应力约束条件选取支柱数量及布局,在此基础上进一步以支柱截面尺寸作为设计变量,以基础优化方案的重量作为约束,极小化顶甲板结构的最大弯曲应力,得到不等刚度支柱最优截面尺寸。  结果  其优化结果显示偏中心区域支柱截面积更大。最终优化设计方案较初始方案,横舱壁、纵舱壁和顶甲板弯曲应力分别降低了28.3%,25.7%和13.9%。  结论  本优化设计方法可为类似结构设计提供方法参考和设计借鉴。     

基于响应面法的强力甲板结构优化设计

对于大型散货船,强力甲板是船体承受总纵弯矩及局部载荷的主要构件。特别是在压载工况下,强力甲板易出现结构问题,因此合理的强力甲板设计对船舶结构安全性和经济性十分重要。提出了基于响应面法的船体结构优化方法,并对一艘76 000 DWT散货船货舱段的强力甲板结构进行优化设计以验证该方法的有效性。在不同板厚尺寸、相同工况下进行甲板参数的灵敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力的基础上,应用响应面法的均匀设计试验方法,得出该舱段强力甲板最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度以及规范要求的最小厚度的约束条件下,对该舱段的强力甲板结构厚度进行优化。所得的优化结果说明该优化设计方法在实际工程中具有应用价值。     

Structural design of process decks for floating production, storage and offloading units

This work analyzes the influence of ship motion and deformation on the structural design of decks to support production plants in floating production, storage and offloading units (FPSOs). These decks are space frames with lengths ranging from 30 to 100 mr, with a variable number of rigid supports linked to the ship hull. The deck and ship hull are modeled together for naval and structural analysis. A global, coupled analysis is performed considering the deck and ship structures; sea loads are evaluated by means of probabilistic methods.     

考虑实时浮态调整的散货船分舱优化

以某散货船为例,在船舶主尺度、船型参数和货舱总长度不变的情况下,将货舱间横舱壁的偏移距离作为优化参数,以船舶静水弯矩和静水剪力为目标函数进行优化,寻求使船舶静水载荷达到最小的横舱壁组合,并针对货物随着舱壁位置不同而引起的浮态变化,编写实时调整压载水的程序。该程序可应用在散货船的初步设计中,对船舶分舱设计和配载布置都具有指导性的意义。     

方钢隔振结构对结构噪声隔离作用的理论分析与试验

  目的  研究采用阻振结构环路降低甲板结构平均振级、阻隔甲板结构低频振动向外传递的可行性。  方法  采用数值预报方法,分析阻振结构环路形式及截面参数对甲板及其邻近舱壁结构低频振动传递的影响。通过对比得出阻振效果较佳的阻振结构环路形式。在此基础上,开展阻振环路截面参数化研究,提出较优的甲板结构低频减振设计方案。  结果  研究表明：当阻振结构增重不超过主机舱总质量的5%时,同等质量的矩形多级阻振结构环路相对于其他环路形式具有更好的阻振效果;针对宽度不小于50 mm的阻振结构,当高度选择500 mm这一相对较优值时,选择宽度相对较小的阻振空心方钢,对降低甲板及邻近的舱壁结构平均振级的效果更好。  结论  研究结果为海洋平台甲板结构低频隔振设计提供了新思路。     

基于SEA的船舶螺旋桨横振传递路径分析及降噪研究

采用统计能量分析(Statistical Energy Analysis, SEA)对某船螺旋桨轴横振在到舱室中产生的噪声进行了仿真,在图论框架下将SEA系统等效为赋权有向图,求解中高频振动能量传到舱室的主要传递路径。使用偏离算法从赋权图中得到了500条传递权重最大的路径,从而确定螺旋桨振动传递到主机舱和集控室的主要路径。分析结果显示,螺旋桨横振激励主要通过二层甲板的与横舱壁的耦合传递到船首方向的舱室产生噪音,双层底和船壳对振动传递影响较小。在传递路径结构和耦合连接处采取的降噪措施可使集控室的噪声在各频段降低3 dB。     

舰船直升机飞行甲板干粉灭火系统的应用及设计

根据舰船直升机飞行甲板易发生油类火灾的特点,结合干粉的灭火机理特性,分析干粉灭火系统对直升机飞行甲板扑灭油类火灾的适用性。结果表明:干粉灭火系统与水成膜泡沫系统联用,对于直升机甲板上油类火灾的扑灭可以取得较好效果。并且,根据干粉灭火系统在国内外舰船直升机飞行甲板的应用情况和相关规范规定,提出了舰船直升机飞行甲板干粉灭火系统的设计要点和使用要点。     

舱室爆炸载荷作用下舷侧防护结构的响应研究

文章对舱室爆炸载荷作用下舷侧防护结构的响应进行了研究,对防护结构的破坏形式、纵舱壁的响应等进行了详细分析.在舱室爆炸载荷作用下,防护结构中以膨胀舱的受损程度最为严重,液舱往里结构受损程度较轻.受膨胀舱中隔板间距疏密影响的,主要是膨胀舱中甲板及横舱壁,液舱往里结构所受影响很小.     

环肋和舱壁结构对水下圆柱壳输入功率流的影响

水下环肋和舱壁加强圆柱壳是潜艇、鱼雷和各种水下航行器的主要结构,对其振动声特性的研究具有重要意义。基于Flügge方程和Helmhohz方程,考虑了肋骨、舱壁与壳体的4种作用力和力矩,利用周期结构理论的空间简谐分析方法,探讨了不同环肋参数和舱壁参数对圆柱壳受激振动输入功率流的影响,可为此类结构的工程设计提供参考。     

Fatigue analysis of ship structures with hinged deck design by finite element method. A case study: Fatigue analysis of the primary supporting members of 4900 PCTC

In the design phase of a 4900 PCTC (Pure Car/Truck Carrier) with hinged deck design, fatigue behavior and fatigue life is investigated for various structural details. The global finite element analysis shows high local stress concentrations at the connections of various details. In this article, the detailed analysis of the investigation of fatigue analysis and fatigue life of the connection between the vertical side web and the main deck (deck 5) of the entire vessel is performed according to Det Norske Veritas (DNV) Rules. In order to achieve more accurate results, three types of finite element analysis (global finite element model, fine-mesh finite element model and stress concentration models) are hierarchically used. The investigation for finite element analysis for fatigue analysis is based on the approach using hot spot stresses.     

2300客位／2500m车道客滚船照明设计

2300客位／2500m车道客滚船是上海船舶研究设计院为国内船东设计的大型客滚船,具有甲板层数多、面积大、房间多、载客量大的特点。船舶照明设计的合理性是影响船舶正常航行及应对紧急情况的重要因素。简要介绍了2300客位／2500m车道客滚船的照明灯具及其相应安装场所,分析了全船正常照明、应急照明、航行灯信号灯的布置和系统设计,并对其所涉及的规范规则进行了系统化的阐述。     

气垫船铝合金整体壁板应用初探

  目的  悬挂式铝合金整体壁板结构在气垫船中得到了广泛应用,鉴于铝合金的弹性模量较低,且铝合金框架结构的失稳问题突出,因此需要对其稳定性校核方法进行研究。  方法  采用非线性有限元方法对悬挂式铝合金整体壁板的压杆进行稳定性分析,比较《海上高速船入级与建造规范》和《铝合金结构设计规范》中关于铝合金受压构件的稳定性设计公式和适用性。  结果  得出了悬挂式铝合金整体壁板压杆的失稳规律,并提出了压杆的校核方法和肘板布置方法。  结论  研究成果可用于指导悬挂式铝合金整体壁板结构的设计。